專利名稱：材料拉伸真實(shí)本構(gòu)曲線測試技術(shù)的制作方法
材料拉伸真實(shí)本構(gòu)曲線測試技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測試技術(shù)，尤其是試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
拉伸試驗(yàn)是廣泛應(yīng)用的材料力學(xué)性能測試方法，可以測定材料的彈性模量、強(qiáng)度、塑性硬化等重要的基本力學(xué)性能參量，是工程構(gòu)件設(shè)計(jì)及材料選取最基本的參考依據(jù)。通常，由拉伸試驗(yàn)可首先獲得材料的載荷-位移曲線，然后根據(jù)試樣的原始尺寸(原始橫截面積Atl和原始標(biāo)距Ltl)換算得到工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線(也稱拉伸本構(gòu)曲線)。但是，試樣的真實(shí)橫截面積A和標(biāo)距L在試驗(yàn)過程中是不斷變化的，因此工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線不能真實(shí)反映材料的變形規(guī)律，特別是當(dāng)試樣出現(xiàn)頸縮后，工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線表現(xiàn)出應(yīng)變大幅增長而應(yīng)力卻隨之大幅下降的趨勢。試樣在頸縮時，頸縮處的橫截面有不同程度縮小，使得試樣繼續(xù)變形所需的載荷勢必下降，而工程應(yīng)力仍以原始橫截面積A0進(jìn)行計(jì)算，從而導(dǎo)致工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線在達(dá)到強(qiáng)度極限后下降。事實(shí)上，試樣頸縮后載荷雖然下降了，但材料在整個頸縮過程中卻仍在不斷硬化，因此真實(shí)的應(yīng)力也應(yīng)當(dāng)是不斷增大的。
傳統(tǒng)方法基于體積不可壓縮理論，將工程應(yīng)力-工程應(yīng)變換算為真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線:
權(quán)利要求
1.材料拉伸真實(shí)本構(gòu)曲線測試技術(shù)，以獲得工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線和載荷-位移曲線，非接觸式光學(xué)測量得到試樣的頸縮變形輪廓曲線和應(yīng)力應(yīng)變場，建立漏斗圓棒試樣的有限元分析模型，模擬試樣拉伸直至頸縮斷裂的全過程，以迭代求解方式標(biāo)定出真實(shí)本構(gòu)曲線，采用如下步驟: 1)完成等直圓棒試樣的拉伸試驗(yàn)，獲得頸縮前的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線；采用對中夾具系統(tǒng)完成漏斗圓棒試樣的拉伸試驗(yàn)，獲得直至頸縮后斷裂的全程的載荷-位移曲線，其中位移由VIC-3D非接觸式光學(xué)測量得到，同時獲得漏斗圓棒試樣的應(yīng)力-應(yīng)變場； 2)建立漏斗圓棒試樣有限元模型，以第I)步得到的等直圓棒試樣頸縮前的拉伸真應(yīng)力-真應(yīng)變試驗(yàn)曲線作為輸入材料本構(gòu)關(guān)系，并從結(jié)果中提取漏斗圓棒試樣的載荷-位移模擬曲線； 3)將提取的載荷-位移模擬曲線同第I)步中的漏斗圓棒試樣載荷-位移試驗(yàn)曲線進(jìn)行比較，若二者吻合則停止計(jì)算，當(dāng)前的輸入材料本構(gòu)關(guān)系則為被研究材料的真實(shí)拉伸全程本構(gòu)關(guān)系；若二者不吻合，則按下式更新有限元分析中的輸入材料本構(gòu)關(guān)系:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種材料拉伸真實(shí)本構(gòu)曲線測試技術(shù)，以獲得工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線和載荷-位移曲線，非接觸式光學(xué)測量得到試樣的頸縮變形輪廓曲線和應(yīng)力應(yīng)變場，建立漏斗圓棒試樣的有限元分析模型，模擬試樣拉伸直至頸縮斷裂的全過程，以迭代求解方式標(biāo)定出真實(shí)本構(gòu)曲線。本發(fā)明克服了構(gòu)造缺陷方式無法對所有金屬材料的緊縮現(xiàn)象進(jìn)行精確模擬和有限元迭代計(jì)算中迭代次數(shù)較多，計(jì)算成本高的缺點(diǎn)，且結(jié)合非接觸式光學(xué)變形測量系統(tǒng)監(jiān)測拉伸，獲得試樣拉伸全程的載荷-位移曲線及變形場。
文檔編號G01N3/08GK103175735SQ20121051821
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者蔡力勛, 姚迪, 包陳 申請人:西南交通大學(xué)